市场环境下基于IGDT的水电富集电网中长期发电优化调度方法技术

本发明专利技术属于电力系统发电调度技术领域，具体涉及一种市场环境下基于IGDT的水电富集电网中长期优化调度方法，是一种在考虑径流不确定性的基础上兼顾电站调度公平性以及水电消纳的中长期优化调度方法。本发明专利技术建立了基于IGDT的水电富集电网中长期优化调度双层模型，下层求解电站合约电量完成率极差最大值，上层求解对应的区间径流最大波动范围。为获取全局最优解，本发明专利技术提出多种线性化策略，将原模型转化为等价的MILP单层模型，并通过数学求解器对模型进行求解。本发明专利技术方法能够有效缓解水电站超发、少发和弃水等问题，对实现市场环境下电网对电站的公平性调度具有重要意义。电网对电站的公平性调度具有重要意义。电网对电站的公平性调度具有重要意义。

【技术实现步骤摘要】
市场环境下基于IGDT的水电富集电网中长期发电优化调度方法


[0001]本专利技术属于电力系统发电调度
，具体涉及一种市场环境下基于IGDT的水电富集电网中长期发电优化调度方法，是一种在考虑径流不确定性的基础上兼顾电站调度公平性以及水电消纳的中长期优化调度方法。

技术介绍

[0002]随着电力体制改革的进一步深入，以中长期交易为主的电力市场在各省市逐渐建立起来。云南电网、四川电网是我国两个水电居主导地位的省级电网，水电装机占比均超过70％，是典型的水电富集电网。在电力市场环境下，电网调度面临着梯级水库群规模庞大、梯级和流域间水力、电力联系紧密、径流不确定性大、上下游争发电量等复杂问题，水电站往往出现超额发电、缺额发电和大量弃水等现象，对于中长期电力市场的平稳运行造成极大影响。
[0003]本专利技术重点关注水电富集电网中长期发电优化调度，旨在解决由于径流不确定性带来的电站调度公平性和弃水问题，以保障中长期电力市场的平稳运行。目前国内外关于水电富集电网中长期优化调度的研究，大多数从发电侧的角度考虑梯级水电站在中长期电力市场中的收益最大化，而较少考虑电网对于实现各电站交易电量执行公平性的调度需求，容易出现各电站的合约电量完成率差异性较大的情况且忽略径流不确定性带来的调度风险。同时水电富集电网中长期调度模型中存在的大量非线性约束带来计算复杂度的提升，以往研究缺乏有力的处理手段，使得水电站的调度计划制作给电网调度人员带来了极大的挑战。因此，研究电力市场环境下水电富集电网中长期的优化调度运行方式，对于实现电网的公平性调度以及清洁能源的保障性消纳，具有重要意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种市场环境下基于IGDT的水电富集电网中长期发电优化调度方法。首先采用IGDT理论建立计及径流不确定性的水电富集电网中长期优化调度双层模型，其中，下层求解电站合约电量完成率极差的最大值、上层求解对应区间径流的最大波动范围。然后通过多种线性化转换技术得到等价的混合整数线性规划单层模型，并通过求解器实现模型的求解。本专利技术方法具有较高的求解精度与效率能够有效缓解水电站超发、少发和弃水等问题，对实现市场环境下电网对电站的公平性调度具有重要意义。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0006]一种市场环境下基于IGDT的水电富集电网中长期发电优化调度方法，包括如下步骤：
[0007]步骤(1)，设置条件，包括各水电站水位限制、初始水位和调度期末控制水位、水电站出力限制、火电机组出力限制以及电网的负荷曲线；
[0008]步骤(2)，假设区间径流的预测值没有误差，将弃能罚函数引入目标函数中进行归一化处理，采用电站合约电量完成率的综合极差最小为目标，建立基于径流预测值的中长期优化调度模型(确定性模型)，则目标函数如下：
[0009][0010]式中：F表示各电站合约电量完成率的综合极差，即电站合约电量完成率的极差与弃能罚函数的加和；A表示水电站数量；I表示火电站和水电站总数量；X
i
表示水电站或火电站i的月度合约电量完成率；M表示弃水电量惩罚因子；W表示所有水电站的弃水电量(MWh)；W
max
表示弃水电量的最大值，在满足各项约束的前提下，以弃水电量最大为目标求解得出；W
min
表示弃水电量的最小值，在满足各项约束的前提下，以弃水电量最小为目标求解得出；
[0011][0012]式中：e
i,t
表示水电站或火电站i在第t时段的发电量(MWh)；E
i
表示水电站/火电站i的合约电量(MWh)；T表示总时段数；表示水电站i在t时段的弃水流量(m3/s)；Q
i,t
表示水电站i在t时段的发电流量(m3/s)；ω
i,t
表示水电站i在t时段的耗水率(m3/kW
·
h)；P
i,t
表示火电站i的平均发电功率(MW)。
[0013]步骤(3)，为保障求解精度与效率，对模型中出现的非线性因素在满足精度要求的前提下进行线性化处理，具体如下：
[0014]3.1)目标函数线性化
[0015]目标函数是一个非线性的极大值极小的形式，不利于模型的求解。因此，在目标函数中引入辅助变量B对目标函数进行线性化处理，B表示大于或等于任意两电站合约完成率差值的实数，具体表示如下：
[0016][0017]则确定性模型的目标函数转化为：
[0018][0019]3.2)水位
‑
库容关系线性化
[0020]水库库容是关于坝前水位的三次或四次函数，因此需要对水位
‑
库容关系在满足精度要求的前提下进行线性化处理，具体方法如下：
[0021]水位
‑
库容关系函数如下式：
[0022]V
i,t
＝f
i,zv
(Z
i,t
),i≤A
[0023]式中：Z
i,t
表示水电站i在时段t的水位，m；V
i,t
表示水电站i在时段t的库容，m3；V
i,t
＝f
i,zv
(
·
),i≤A表示电站i的水位
‑
库容关系函数；
[0024]采用线性回归法以及分段线性插值的方法对不同水电站的水位
‑
库容关系函数进行线性化处理；
[0025]3.3)水位
‑
耗水率关系线性化
[0026]水库耗水率随着坝前水位的升高而降低，与坝前水位呈非线性关系，因此需要对水位
‑
耗水率关系函数在满足精度要求的前提下进行线性化处理，具体方法如下：
[0027]水位
‑
耗水率关系函数如下式：
[0028]w
i,t
＝f
i,zw
(Z
i,t
)
[0029]式中：w
i,t
表示水电站i在时段t的耗水率，m3/(kW
·
h)；
[0030]采用逐次逼近法对水电站的水位
‑
耗水率关系函数进行线性化处理；
[0031]步骤(4)，根据步骤(1)设置的条件，并将步骤(3)线性化后的函数与其余线性约束和目标函数一起构建成标准的混合整数线性规划模型，然后进行求解，得到确定性模型下的最优解F0。
[0032]所述的其余线性约束包括电量平衡约束、水量平衡约束、水位约束、水库初末水位限制、发电流量约束、下泄流量约束、水电站平均发电量约束和火电站发电量约束。
[0033]步骤(5)假设区间径流的实际值围绕预测值上下波动，则区间径流的不确定性可以用信息差距模型表示：
[0034][0035]式中，为水电站i在时段t的区间径流的实际值，单位m3/s，其大小在范围内波本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种市场环境下基于IGDT的水电富集电网中长期发电优化调度方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤(1)，设置条件，包括各水电站水位限制、初始水位和调度期末控制水位、水电站出力限制、火电机组出力限制以及电网的负荷曲线；步骤(2)，假设区间径流的预测值没有误差，将弃能罚函数引入目标函数中进行归一化处理，采用电站合约电量完成率的综合极差最小为目标，建立基于径流预测值的中长期优化调度模型，为确定性模型，则目标函数如下：式中：F表示各电站合约电量完成率的综合极差，即电站合约电量完成率的极差与弃能罚函数的加和；A表示水电站数量；I表示火电站和水电站总数量；X
i
表示水电站或火电站i的月度合约电量完成率；M表示弃水电量惩罚因子；W表示所有水电站的弃水电量，单位MWh；W
max
表示弃水电量的最大值，在满足各项约束的前提下，以弃水电量最大为目标求解得出；W
min
表示弃水电量的最小值，在满足各项约束的前提下，以弃水电量最小为目标求解得出；式中：e
i,t
表示水电站或火电站i在第t时段的发电量，单位MWh；E
i
表示水电站/火电站i的合约电量，单位MWh；T表示总时段数；表示水电站i在t时段的弃水流量，单位m3/s；Q
i,t
表示水电站i在t时段的发电流量，单位m3/s；ω
i,t
表示水电站i在t时段的耗水率，单位m3/kW
·
h；P
i,t
表示火电站i的平均发电功率，单位MW；步骤(3)，为保障求解精度与效率，对模型中出现的非线性因素在满足精度要求的前提下进行线性化处理，具体如下：3.1)目标函数线性化在目标函数中引入辅助变量B对目标函数进行线性化处理，B表示大于或等于任意两电站合约完成率差值的实数，具体表示如下：则确定性模型的目标函数转化为：3.2)水位
‑
库容关系线性化水库库容是关于坝前水位的三次或四次函数，因此需要对水位
‑
库容关系在满足精度要求的前提下进行线性化处理，具体方法如下：水位
‑
库容关系函数如下式：V
i,t
＝f
i,zv
(Z
i,t
),i≤A式中：Z
i,t
表示水电站i在时段t的水位，m；V
i,t
表示水电站i在时段t的库容，m3；V
i,t
＝f
i,zv
(
·
),i≤A表示电站i的水位
‑
库容关系函数；
采用线性回归法以及分段线性插值的方法对不同水电站的水位
‑
库容关系函数进行线性化处理；3.3)水位
‑
耗水率关系线性化水库耗水率随着坝前水位的升高而降低，与坝前水位呈非线性关系，因此需要对水位
‑
耗水率关系函数在满足精度要求的前提下进行线性化处理，具体方法如下：水位
‑
耗水率关系函数如下式：w
i,t
＝f
i,zw
(Z
i,t
)式中：w
i,t
表示水电站i在时段t的耗水率，m3/(kW
·
h)；采用逐次逼近法对水电站的水位
‑
耗水率关系函数进行线性化处理；步骤(4)，根据步骤(1)设置的条件，并将步骤(3)线性化后的函数与其余线性约束和目标函数一起构建成标准的混合整数线性规划模型，然后进行求解，得到确定性模型下的最优解F0；所述的其余线性约束包括电量平衡约束、水量平衡约束、水位约束、水库初末水位限制、发电流量约束、下泄流量约束、水电站平均发电量约束和火电站发电量约束；步骤(5)假设区间径流的实际值围绕预测值上下波动，则区间径流的不确定性用信息差距模型表示：式中，为水电站i在时段t...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏承国，郭航天，吴洋，孙映易，王沛霖，郭毅航，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：